Все богатство и многообразие созданных человеком средств производства основано на опыте, выработанном в недрах народного творчества и крестьянского быта. Этот опыт столетиями накапливался в рамках примитивной техники и в условиях ручного труда. Именно в ремесленном производстве формировались практические предпосылки для великих научных открытий XVII-XIX веков, каждое из которых стало “основой нового изобретения или нового усовершенствования методов производства”.
Первоначально примитивные потребности натурального крестьянского хозяйства предопределили относительно небольшое количество различных видов создаваемых из металла и дерева орудий сельскохозяйственного, домашнего и ремесленного труда. Истинное развитие металлургии в России началось в начале XVIII века, и успехи ее были громадными.
Одним из крупнейших и старейших очагов металлобрабатывающей промышленности в центральной части России был Тульский оружейная завод. Его возникновение относится к последнему десятилетию XVI века. Тридцать самопальных мастеров поселились на дарованной им земле и образовали кузнецкую казенную слободу. В течении XVII века всем знающим кузнецкое дело разрешалось записываться в оружейники и жить вместе. При царе Алексее Михайловиче кузнецкая слобода перешла в ведение Оружейной палаты. Завод разрастался и в первые годы XVII века, он поставлял казне по 8000 “фузей” (ружей) ежегодно.
Однако технические возможности Тульского завода не могли удовлетворить требований Петра I, стремящегося к оснащению русской армии и флота первоклассным оружием. В 1712-1714 гг. старый казенный завод, действовавший с 1705 года, был усовершенствован и в строй вошел новый Тульский оружейный завод. Его проект составили тульский мастер кузнечного, ножевого и палатного дела Красильников и Яков Батищев. По сути дела, завод представлял собой ряд мастерских, в которых добываемый в домнах чугун переделывался в железо или сталь и превращался затем в пушки, гранаты и ядра, в ружья, клинки, шпаги, топорки и другие виды огнестрельного и холодного оружия. Кроме военного снаряжения, Тульский завод выпускал предметы хозяйственного обихода и различные орудия для сельского хозяйства. Была здесь обязательная для всех крупных производств мастерская, в которой изготавливались необходимые заводу инструменты и машины - всевозможные клещи, молоты, резьцы, сверла, молотки, ножницы.
Неиссякаемой была смекалка и энергия народных мастеров, приспосабливающихся к новым потребностям производства. Из документов известно, что в XVII веке на Тульском заводе выделывались инструменты более 70 видов. Изготавливались они сугубо ремесленным способом, в ручную, так как попытки ввести механизацию коснулись только производства оружия.
Но не только Тульский завод стал кузницей, в которой выковывались необходимые для ведения войн и для мирной жизни предметы. Для многих районов русского государства XVIII век стал временем строительства металлообрабатывающих заводов. В петровское же время был выстроен завод у Онежского озера. Через некоторое время его расширили, перенеся на новое место, и в 1744 г. он был пущен заново. Этот новый большой пушечный чугуноплавильный завод назвали Александровским. В районе Новгорода был старый центр “делания железа”- Устюжна Железнопольская. Здесь в 1703 г. вырос Устюженский завод. Каширские заводы работали близ Тулы. Строили заводы также в Воронежской и Липецкой областях и на Алтае. Но самым значительным центром горнозаводской и металлобрабатывающей промышленности России в XVIII веке стал Урал. Во время одного из посещений Петром I Тульского завода ему был представлен кузнец Никита Антифеев, в последствии Демидов. С этих пор с именем Никиты Демидова и его потомков связано возникновение многих железноделательных и медеплавильных заводов на Урале, но связано оно также и с установившимися на уральских заводах тяжелейшими условиями труда тех приписных, пришлых и купленных крестьян, силами которых эти заводы строились и эксплуатировались.
Бурное строительство на Урале казенных и частных заводов было чуть ли не первым звеном в цепи тех государственных дел, которые Петр I решил провести перед тем, как вывести Россию на мировую арену в качестве полноправной и великой державы: в 1701 г. начал работать первый созданный Петром I на Урале завод - Каменский; в 1702 г. Демидов из казны получил Невьянский завод; с 1700 по 1800 г. здесь было выстроено 123 завода черной металлургии и 53 медеплавильных предприятия. Производство чугуна в конце XVIII века возросло по сравнению с началом века в 66 раз! Все построенные в петровское время заводы возникали на богатых рудами местах, ранее хорошо известных местным ремесленникам. Одним из крупнейших медеплавильных предприятий России стал основанный в 1705 г. Суксунский завод. В 1729 г. он был модернизирован и “в совершенстве в действие пущен”. На нем выплавлялись чистая медь, расковывались доски и полосы, а также выделывалась красивейшая медная посуда, самовары, шандалы, колокола. Среди больших железноделательных и чугунолитейных заводов Урала выделялся Нижне-Тагильский завод, занявший в 20-х годах XVIII века главенствующие место по выплавке чугуна.
Столь бурное развитие металлодобывающей промышленности создало все предпосылки для развития новых видов техники для ее обработки. Одним из талантливейших русских машиностроителей первой половины XVIII века был Андрей Константинович Нартов (1693-1756). Наиболее известны токарно-копировальные станки Нартова, предназначенные для вытачивания сложных предметов декоративно-прикладного исскуства и медалей. Созданные А.К. Нартовым токарно-копировальные станки имели большое значение для последующего развития станкостроения. На развитие токарного мастерства в России большое влияние оказала Палата резных и столярных дел при московской Оружейной палате. Возникшая в первых десятилетиях XVI века Оружейная палата достигла в середине XVII столетия своего наивысшего расцвета. В ее ведении находилась иконная и парсунная (портретная ) живопись, чеканка по золоту и серебру, эмалевое и финифтевое производства, швейное, экипажное, плотничное, резное исскуства. В Оружейную палату присылали наиболее умелых ремесленников из Новгорода, Полоцка, Смоленска и других городов, в их числе были резчики и токари. Несмотря на то, что создаваемые в Оружейной палате изделия несли на себе печать традиционных форм, свойственных мастерам различных городов и школ, они обладали определенным стилистическим единообразием. Русские умельцы овладевали также опытом и знанием зарубежных ремесленников, которых приглашали из разных стран Европы и которые обычно навсегда оставались в России.
Потребности начавшейся в 1700 г. Северной войны резко изменили направление работы Оружейной палаты. Она становится поставщиком армии, уделяя все свое внимание созданию различных видов вооружения.
Начало XVIII века в России ознаменовалось бурным развитием отечественной науки и промышленности, направленном в первую очередь на укрепление военного потенциала страны. Потребность в первоклассном снаряжении для армии и флота не могла быть удовлетворена без развития производства необходимых приборов и инструментов. Они были нужны также и для проведения научных исследований и строительства, для снаряжения многочисленных в то время научных экспедиций, для оснащения мастерских при промышленных предприятиях, для всевозможных школ и училищ, готовящих различных специалистов. Общественная значимость этих запросов активизировала деятельность тех областей городского ремесла, которые и ранее создавали некоторое количество медицинских, оптических, чертежных и других инструментов. Поставленные перед приборостроение новые задачи требовали и новых форм организации труда и подготовки высококвалифицированных кадров.
В XVIII - первой половине XIX веков в Петербурге работа над создание математических, физических, оптических, метеорологических и подобных им научных инструментов и приборов была сосредоточена в нескольких центрах, сформировавшихся на предприятиях и учреждения, которые наиболее остро в силу стоящих перед ними задач нуждались в них. К таким центрам можно отнести основанную при Петербургской Академии наук Инструментальную палату. Специализированным инструментальным заведением была и образованная при Адмиралтействе компасная мастерская. В Школе художеств при Артиллерийском и инженерном шляхетском кадетском корпусе среди классов был также и инструментальный. Вначале XIX века в России возникло Механическое заведение Главного штаба. Научные инструменты делали мастера при Медико-хирургической академии и при Главной астрономической обсерватории. В каждой из этих мастерских рядом с опытными мастерами работали и ученики, на практике постигавшие тайны сложного инструментального дела. Попытку организовать систематическую подготовку молодых кадров приборостроителей сделала во второй половине XVIII века Академия художеств. В ней открылся инструментальный класс, просуществовавший до 1796 г.
Истинно экспериментальной базой русского приборостроения стала Инструментальна палата, созданная при Академии наук в 1726 г. С1736 по 1742 г. ею руководил А.К. Нартов. Еще задолго до этого времени, в период подготовки к открытию в Петербурге Академии наук, он подал Петру I проект “Академии разных художеств”. В нем, кроме мастеров, имеющих непосредственное отношение к искусству, были предусмотрены мастера различных ремесел или, как их тогда называли “художеств”.
Петр I одобрил этот проект, но не успел его осуществить. Все же в открывшейся в 1725 г. Петербургской Академии наук уже через год были учреждены некоторые из предложенных Нартовым мастерских или, по терминологии тех времен, “палат”. Так возникла Инструментальная палата; одновременно с ней в Академии были открыты Слесарная и Оптическая палаты. Работы двух последних мастерских мы касаться не будем и сосредоточим внимание на деятельности Инструментальной палаты, где изготавливались самые разнообразные виды инструментов. В опубликованном в “Санкт-Петербургских ведомостях” в 1743г. “Реэстре тем инструментам, которые в Инструментальной палате при Академии наук делаются и по ниже писанной цене продаются”, их было перечислено около 100.
Первоначально Инструментальная палата была образована как вспомогательно учреждение, обязанное исполнять поступающие через канцелярию Академии заказы от работающих в ней ученых. Особенно много сделали ее мастера для оборудования физического кабинета Академии, ее обсерватории и гимназии, образованных, как и сама палата, почти в одно время с самой Академией наук. Высокие качества создаваемых в палате научных инструментов расширили круг ее заказчиков - к ней стали обращаться не только учреждения, но и частные лица.
Начиная с первой половины XVIII века, ведущими мастерами Инструментальной палаты были: Иван Калмыков, Петр Голынин, Филипп Тирютин, Николай Чижов, Алексей Колотошин, Петр Кесарев. В начале XIX века в ней работали Ефим Иванов и Федор Григорьев. Оба они предварительно окончили инструментальный класс Академии художеств.
Особенность работы Инструментальной палаты состояла в том, что ее мастера были самым тесным и непосредственным образом связаны с учеными, которые ставили перед ними конкретные и порой очень сложные задачи. Делая тот или иной заказ, передавая в палату эскиз прибора или, как тогда говорили, его “фигуру”, экспериментаторы знали, что от чистоты и точности выполнения их замыслов в натуре часто зависел результат проводимого ими опыта. Поэтому они тщательно следили за всем процессом изготовления прибора, помогая мастеру советами, а возможно и видоизменяя на его глазах первоначальный вариант инструмента по мере его готовности.
Естественно предположить, что, уважительно и заитересованно относясь к получаемым от авторов техническим указаниям, мастера Инструментальной палаты внимательно прислушивались и к исходящим от них рекомендациям относительно внешнего вида всего прибора и его деталей. Если вспомнить, что во главе Инструментальной палаты долгое время находился А.К. нртов, что к помощи ее мастеров обращался М.В. Ломоносов и что в период с 1769 по 1801 г. ее возглавляя И.П. Кулибин, то это предположение приобретает весомую убедительность.
Иван Петрович Кулибин был одним и тех представителей технической мысли, творчество которого привлекало наибольшее внимание как современников, так и историков. Конечно, это в значительной мере было вызвано тем, что он занимал очень видное положение - механика Академии наук и придворного механика. Однако, как станет ясно из дальнейшего, его яркое дарование, его необыкновенное упорство при осуществлении и претворении в жизнь своих изобретений и их необычность для тех дней сыграли большую роль в той популярности, которая сопутствовала Кулибину в его жизни и в последующее время.